用于低电阻接触层的太阳能电池糊剂的制作方法
【专利摘要】本发明公开了糊剂组合物、制备糊剂组合物的方法、太阳能电池和制备太阳能电池接触层的方法。所述糊剂组合物可包含导电金属组分、玻璃组分和媒介物。所述玻璃组分可包含占所述玻璃组分的约3摩尔％或更多以及约65摩尔％或更少的SiO2和占所述玻璃组分的约0.1摩尔％或更多以及约25摩尔％或更少的一种或多种过渡金属氧化物。所述过渡金属氧化物的金属选自Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ti、V、Cr、W、Nb、Ta、Hf、Mo、Zr、Rh、Ru、Pd和Pt。
【专利说明】用于低电阻接触层的太阳能电池糊剂
【技术领域】
[0001]本公开整体涉及糊剂组合物、制备糊剂组合物的方法、太阳能电池和制备太阳能电池接触层的方法。
[0002]背景
[0003]太阳能电池通常由将太阳光转化为有用电能的诸如硅(Si)的半导体材料制成。太阳能电池通常由薄的Si晶片制成，在Si晶片中，通过将来自合适磷源的磷(P)扩散入P型Si晶片中来形成所需要的PN结。在硅晶片上太阳光入射的一侧通常涂覆有抗反射涂层(ARC)，以防止入射太阳光的反射损失且因此提高太阳能电池的效率。称为前接触层的二维电极栅格图案连接于硅的N侧，另一侧上的铝涂层(Al)(背接触层)连接于硅的P侧。这些接触层是从PN结到外部负载的电出口。
[0004]硅太阳能电池的前接触层通常通过对厚膜糊剂进行丝网印刷而形成。通常，糊剂包含近乎细小的银离子、玻璃和有机物。在丝网印刷后，通常在约650-1000°C的炉设定温度下于空气中烧制晶片和糊剂。在烧制期间，玻璃软化、熔融并与抗反射涂层反应，蚀刻硅表面，并且促进形成紧密的硅-银接触层。银以岛的形式沉积在硅上。硅-银岛的形状、尺寸和数量决定了电子从硅传递至外部电路的效率。
[0005]概述
[0006]下文提供了对本发明的简单概述以提供对本发明某些方面的基本理解。此概述并非是对本发明的广泛概述。其并非旨在标识本发明的关键或重要要素或界定本发明的范围。其唯一的目的是以简单的形式提供本发明的一些概念以作为后文提供的更加详细描述的前序。
[0007]本发明的一个方面是一种糊剂组合物，其包含:(a)约50重量％至约95重量％的导电金属组分，和(b)约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含玻璃化转变温度(Tg)小于约600°C的至少一种玻璃组合物。
[0008]本发明的另一方面是一种糊剂组合物，其包含:(a)约50重量％至约95重量％的导电金属组分，和(b)约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含软化点小于约700°C的至少第一玻璃组合物。
[0009]本发明的一个实施方案是一种糊剂组合物，其包含:(a)约50重量％至约95重量％的导电金属组分；(b)约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分,所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物，所述至少第一玻璃组合物包含(i)约55摩尔％至约80摩尔％PbO、
(ii)约4摩尔％至约13摩尔％ S12, (iii)约11摩尔％至约22摩尔％ A1203、(iv)约3摩尔％至约10摩尔％ MnO、(V)约0.5摩尔％至约5摩尔％ M2O5，其中M选自P、Ta、As、Sb、V、Nb及其组合，和(vi)约0.1摩尔％至约3摩尔％ MO2，其中M选自T1、Zr和Hf。
[0010]本发明的一个实施方案是一种糊剂组合物，其包含:(a)约50重量％至约95重量％的导电金属组分；(b)约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分,所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物，所述至少第一玻璃组合物包含(i)约17摩尔％至约51，优选约21.1摩尔％至约43.9摩尔％ PbO, (ii)约14摩尔％至约47，优选约15.6摩尔％至约39.8摩尔％ ZnO、(iii)约24.3摩尔％至约32.1，优选约25.7摩尔％至约31.1摩尔％ S12, (iv)约6.2摩尔％至约13.1，优选约6.9摩尔％至约12.2摩尔％ Al2O3和(V)约0.2摩尔％至约4.1，优选约0.5摩尔％至约3.7摩尔％ M2O5，其中M选自P、Ta、V、Sb、Nb及其组合。
[0011]本发明的另一个实施方案是一种糊剂组合物，其包含:(a)约50重量％至约95重量％的导电金属组分；(b)约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分,所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物，所述至少第一玻璃组合物包含(i)约5.2摩尔％至约17.1，优选约7.2摩尔％至约13.4摩尔％ ZnO, (ii)约37.8摩尔％至约71.2，优选约46.2摩尔％至约65.9摩尔％ S12, (iii)约7.7摩尔％至约15.9，优选8.2摩尔％至约15.2摩尔％ B203、(iv)约0.3摩尔％至约4.1，优选0.7摩尔％至约3.6摩尔％八1203、&)约12.3摩尔％至约21.4，优选15.4摩尔％至约20.3摩尔％ M2O,其中M选自L1、Na、K、Rb、Cs及其组合、(V)约0.4摩尔％至约5，优选0.6摩尔％至约3.1摩尔％ MO，其中M选自Ca、Mg、Ba和Sr、(vi)约0.03摩尔％至约5，优选0.05摩尔％至约0.9摩尔％ Sb2O5和(vii)约1.5摩尔％至约10，优选2.1摩尔％至约4.6摩尔％ F。
[0012]本发明的一个实施方案是一种太阳能电池，其包含硅晶片和所述硅晶片上的烧制接触层，所述接触层在烧制之前包含:(a)约50重量％至约95重量％的导电金属组分，和(b)约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分,所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物,所述至少第一玻璃组合物包含⑴约55摩尔％至约80摩尔％ PbO、(ii)约4摩尔％至约13摩尔％ S12, (iii)约11摩尔％至约22摩尔％ A1203、(iv)约3摩尔％至约10摩尔％ MnO、(V)约0.5摩尔％至约5摩尔％ M2O5，其中M选自P、Ta、As、Sb、V、Nb及其组合，和(vi)约0.1摩尔％至约3摩尔％ MO2，其中M选自T1、Zr和Hf。
[0013]本发明的另一方面是一种制备太阳能电池的方法，其包括:(a)提供硅晶片；(b)提供糊剂组合物，其在烧制之前包含(a)约50重量％至约95重量％的导电金属组分、(b)约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含玻璃化转变温度(Tg)小于约600°C的至少一种玻璃组合物；(c)将所述糊剂组合物沉积到所述硅晶片的至少一侧；和(d)将所述晶片在足够的温度下烧制足够长的时间以熔融所述玻璃组分且烧结所述导电金属组分。
[0014]本发明的一个实施方案是一种制备太阳能电池的方法，其包括:(a)提供硅晶片；(b)提供糊剂组合物，其在烧制之前包含(i)约50重量％至约95重量％的导电金属组分、(ii)约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分,所述玻璃组分包含软化点小于约700°C的至少一种玻璃组合物；(c)将所述糊剂组合物沉积到所述硅晶片的至少一侧；和(d)将所述晶片在足够的温度下烧制足够长的时间以熔融所述玻璃组分且烧结所述导电金属组分。
[0015]本发明的一个实施方案是一种制备太阳能电池的方法，其包括:(a)提供硅晶片；(b)提供糊剂组合物，其在烧制之前包含(i)约50重量％至约95重量％的导电金属组分、(ii)约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物，所述至少第一玻璃组合物包含(I)约55摩尔％至约80摩尔％ PbO、(2)约4摩尔％至约13摩尔％ S12, (3)约11摩尔％至约22摩尔％ A1203、⑷约3摩尔％至约10摩尔％ MnO、(5)约0.5摩尔％至约5摩尔％ M2O5，其中M选自P、Ta、As、Sb、V、Nb及其组合，和(6)约0.1摩尔％至约3摩尔％ MO2，其中M选自T1、Zr和Hf ； (c)将所述糊剂组合物沉积到所述硅晶片的至少一侧；和(d)将所述晶片在足够的温度下烧制足够长的时间以熔融所述玻璃组分且烧结所述导电金属组分。
[0016]本发明的一个方面是一种太阳能电池，其包含硅晶片和所述硅晶片上的烧制接触层，所述接触层在烧制之前包含:(a)约50重量％至约95重量％的导电金属组分；(b)约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分,所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物,所述至少第一玻璃组合物包含⑴约24摩尔％至约38摩尔％PbO、(ii)约23摩尔％至约37摩尔％ZnO, (iii)约21摩尔％至约37摩尔％ S12, (iv)约5摩尔％至约12摩尔^Al2O3和(V)约0.1摩尔％至约3摩尔％ M2O5，其中M选自Ta、P、V、Sb、Nb及其组合。
[0017]本发明的一个实施方案是一种制备太阳能电池的方法，其包括:(a)提供硅晶片；(b)提供糊剂组合物，其在烧制之前包含(i)约50重量％至约95重量％的导电金属组分、(ii)约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物，所述至少第一玻璃组合物包含(I)约47摩尔％至约75摩尔％ PbO+ZnO、(2)约24.3摩尔％至约32.1摩尔％ S12, (3)约6.2摩尔％至约13.1摩尔^Al2O3和(4)约0.2摩尔％至约
4.1摩尔％ M2O5，其中M选自P、Ta、V、Sb、Nb及其组合；(c)将所述糊剂组合物沉积到所述硅晶片的至少一侧；和(d)将所述晶片在足够的温度下烧制足够长的时间以熔融所述玻璃组分且烧结所述导电金属组分。
[0018]本发明的一个实施方案是一种太阳能电池，其包含硅晶片和所述硅晶片上的烧制接触层，所述接触层在烧制之前包含(a)约50重量％至约95重量％的导电金属组分；(b)约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分,所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物,所述至少第一玻璃组合物包含Q)约43.2摩尔％至约67.1摩尔％3102、(^)约6.4摩尔％至约
17.9摩尔％ ZnO、(iii)约7.7摩尔％至约15.9摩尔％ B203、(iv)约0.3摩尔％至约4.1摩尔％ Al2O3' (V)约 12.3 摩尔％至约 21.4 摩尔％ M2O,其中 M 选自 L1、Na、K、Rb 和 Cs、(vi)约0.4摩尔％至约3.7摩尔％ MO，其中M选自Ca、Mg、Ba和Sr、(vii)约0.03摩尔％至约1.2摩尔％ Sb2O5和(viii)约1.5摩尔％至约5.9摩尔％ F。
[0019]本发明的一个实施方案是一种制备太阳能电池的方法，其包括:(a)提供硅晶片；(b)提供糊剂组合物，其在烧制之前包含(i)约50重量％至约95重量％的导电金属组分、
(ii)约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物，所述至少第一玻璃组合物包含(I)约43.2摩尔％至约67.1摩尔％5102、(2)约6.4摩尔％至约17.9摩尔％ Zn0、(3)约7.7摩尔％至约15.9摩尔％ B203、(4)约0.3摩尔％至约4.1摩尔％ Al2O3' (5)约12.3摩尔％至约21.4摩尔％ M2O,其中M选自L1、Na、K、Rb和Cs、(6)约0.4摩尔％至约3.7摩尔％ MO，其中M选自Ca、Mg、Ba和Sr、(7)约0.03摩尔％至约1.2摩尔％ Sb2O5，和⑶约1.5摩尔％至约5.9摩尔％ F ; (c)将所述糊剂组合物沉积到所述硅晶片的至少一侧；和(d)将所述晶片在足够的温度下烧制足够长的时间以熔融所述玻璃组分且烧结所述导电金属组分。
[0020]本发明的另一个实施方案是一种太阳能电池，其包含硅晶片和所述硅晶片上的烧制接触层，所述接触层在烧制之前包含:(a)约50重量％至约95重量％的导电金属组分；(b)约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分,所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物,所述至少第一玻璃组合物包含⑴约4摩尔％至约17摩尔％ ZnO、⑵约45摩尔％至约64摩尔％ S12, (3)约7摩尔％至约17摩尔％ B2O3> (iv)约0.4摩尔％至约3.9摩尔％ A1203、(V)约0.6摩尔％至约3.2摩尔％ MO，其中M选自Ca、Mg、Sr、Ba及其组合、(vi)约0.03摩尔％至约0.95摩尔％ Sb2O5和(vii)约1.5摩尔％至约5.7摩尔％ F。
[0021]本发明的另一个实施方案是一种制备太阳能电池的方法，其包括:(a)提供硅晶片；(b)提供糊剂组合物，其在烧制之前包含(i)约50重量％至约95重量％的导电金属组分、(?)约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物，所述至少第一玻璃组合物包含(I)约4摩尔％至约17摩尔％Zn0、(2)约45摩尔％至约64摩尔％ S12, (3)约7摩尔％至约17摩尔％ B2O3>⑷约0.4摩尔％至约3.9摩尔％ A1203、
(5)约0.6摩尔％至约3.2摩尔％ MO，其中M选自Ca、Mg、Sr、Ba及其组合、(6)约0.03摩尔％至约0.95摩尔％ Sb2O5和(7)约1.5摩尔％至约5.7摩尔％ F ; (c)将所述糊剂组合物沉积到所述硅晶片的至少一侧；和(d)将所述晶片在足够的温度下烧制足够长的时间以熔融所述玻璃组分且烧结所述导电金属组分。
[0022]本发明的另一方面是一种糊剂组合物，其包含:占所述糊剂组合物的约50重量％或更多以及约95重量％或更少的导电金属组分；占所述糊剂组合物的约0.5重量％或更多以及约15重量％或更少的玻璃组分，所述玻璃组分包含占所述玻璃组分的约3摩尔％或更多以及约65摩尔％或更少的S12和占所述玻璃组分的约0.1摩尔％或更多以及约25摩尔％或更少的一种或多种过渡金属氧化物，所述过渡金属氧化物的金属选自]?11、？6、(:0、附、Cu、T1、V、Cr、W、Nb、Ta、Hf、Mo、Zr、Rh、Ru、Pd和Pt ;和占所述糊剂组合物的约5重量％或更多以及约20重量％或更少的媒介物。
[0023]根据一个方面，提供一种糊剂组合物。更具体地讲，根据此方面，所述糊剂组合物包含导电金属组分、玻璃组分和媒介物。所述玻璃组分可包含占所述玻璃组分的约3摩尔％或更多以及约65摩尔％或更少的S12和占所述玻璃组分的约0.1摩尔％或更多以及约25摩尔％或更少的一种或多种过渡金属氧化物。所述过渡金属氧化物的金属选自Mn、Fe、Co、N1、Cu、T1、V、Cr、W、Nb、Ta、Hf、Mo、Zr、Rh、Ru、Pd 和 Pt。
[0024]根据另一方面，提供一种太阳能电池。更具体地讲，根据此方面，所述太阳能电池包含硅晶片和所述硅晶片上的接触层。所述接触层在烧制之前包含:导电金属组分、玻璃组分和媒介物。所述玻璃组分可包含占所述玻璃组分的约3摩尔％或更多以及约65摩尔％或更少的S12和占所述玻璃组分的约0.1摩尔％或更多以及约25摩尔％或更少的一种或多种过渡金属氧化物。所述过渡金属氧化物的金属选自Mn、Fe、Co、N1、Cu、T1、V、Cr、W、Nb、Ta、Hf、Mo、Zr、Rh、Ru、Pd 和 Pt。
[0025]根据另一方面，提供一种制备糊剂组合物的方法。更具体地讲，根据此方面，所述方法包括组合导电金属组分、玻璃组分和媒介物，和将所述导电金属组分与玻璃组分分散在所述媒介物中。所述玻璃组分可包含占所述玻璃组分的约3摩尔％或更多以及约65摩尔％或更少的S12和占所述玻璃组分的约0.1摩尔％或更多以及约25摩尔％或更少的一种或多种过渡金属氧化物。所述过渡金属氧化物的金属选自Mn、Fe、Co、N1、Cu、T1、V、Cr、W、Nb、Ta、Hf、Mo、Zr、Rh、Ru、Pd 和 Pt。
[0026]根据另一方面，提供一种形成太阳能电池接触层的方法。更具体地讲，根据此方面，所述方法包括提供硅基底，将糊剂组合物施加到所述基底的前侧，和加热糊剂以烧结导电金属组分和熔融玻璃。所述糊剂包含导电金属组分、玻璃组分和媒介物。所述玻璃组分可包含占所述玻璃组分的约3摩尔％或更多以及约65摩尔％或更少的S12和占所述玻璃组分的约0.1摩尔％或更多以及约25摩尔％或更少的一种或多种过渡金属氧化物。所述过渡金属氧化物的金属选自 Mn、Fe、Co、N1、Cu、T1、V、Cr、W、Nb、Ta、Hf、Mo、Zr、Rh、Ru、Pd
和Pt。
[0027]为了实现上述及相关目的，本发明包括在下文中充分描述并在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了本发明的某些示例性实施方案。然而，这些实施方案仅指示其中可采用本发明原理的各种方式中的几种。当结合附图时，本发明的其它目的、优点和新颖特征将从本发明的以下详细描述中变得明显。
[0028]附图简述
[0029]图1-5提供示意性地示出制造半导体器件的工艺流程图。下面解释图1-5中示出的图标号。
[0030]100:p型硅基底
[0031]200:n型扩散层
[0032]300:前侧钝化层/抗反射涂层(例如，SiNx, T12, S12膜)
[0033]400:形成于前侧上的主题糊剂
[0034]402:形成于背侧上的银或银/铝背面糊剂
[0035]404:形成于背侧上的铝糊剂
[0036]500:烧制后的主题前电极
[0037]502:p+ 层(背面场，BSF)
[0038]504:银或银/铝背电极(通过烧制银或银/铝背面糊剂获得)
[0039]506:铝背电极(通过烧制铝背面糊剂获得)
[0040]详细描述
[0041]本发明提供包含导电金属组分、玻璃组分和媒介物的糊剂组合物。所述玻璃组分包含选自以下的过渡金属的一种或多种氧化物:Mn、Fe、Co、N1、Cu、T1、V、Cr、W、Nb、Ta、Hf、Mo、Zr、Rh、Ru、Pd和Pt。所述糊剂组合物可用于形成太阳能电池中的接触层以及其它有关组分。可通过将糊剂组合物施加到硅基底上并且加热糊剂以烧结导电金属和熔融玻璃料来形成接触层。
[0042]由于玻璃为引发硅反应、导电金属(如银)烧结以及电触点形成的主相，因此其温度的任何增加和其局部温度的任何增加将使得这些反应在极快的太阳能电池烧制分布中进行得更快和更早。将IR吸收性氧化物和颜料作为添加剂加入糊剂可增加局部晶片温度。当将这些氧化物加入常规糊剂中时，尽管可改善电性质，但由于热量从这些粒子到玻璃的非均匀传导使得可重复性较差。在本发明中，为了改善传递效率，将IR吸收性过渡金属氧化物掺入糊剂的石英玻璃组分中。据信这有助于可重复且可靠地改善电性质。
[0043]因此，所述糊剂组合物可为所得太阳能电池提供一种或多种以下优点:1)低接触电阻、2)高Voc、3)高填充因子、4)高电池效率，例如对于70欧姆/方块晶片为约16.5%或更多，和5)宽烧制窗口，例如约50°C或更大的烧制窗口。不受理论的束缚，据信将IR吸收性过渡金属氧化物掺入玻璃料中会改善局部烧制温度。这可产生糊剂组合物与硅的更加均匀的烧结和反应性，从而导致较低的接触电阻。
[0044]在一个实施方案中，所述糊剂组合物可用于制备硅基太阳能电池的前接触层，以收集通过光暴露产生的电流。在另一个实施方案中，所述糊剂组合物可用于制备硅基太阳能电池的背接触层。虽然糊剂通常通过丝网印刷进行施加，但也可使用本领域的普通技术人员认可的方法，例如挤出、移印、模版印刷、喷墨印刷、热熔印刷或任何合适的微沉积/直写技术。将具有丝网印刷的前接触层的太阳能电池烧制至较低的温度(550°C至850°C的晶片温度；650°C至1000°C的炉设定温度)以在磷掺杂硅晶片的N侧与糊剂之间形成低电阻接触层。本文也设想了制备太阳能电池的制备方法。
[0045]在另一个实施方案中，本文中的糊剂用于形成除太阳能电池之外且采用其它基底(例如玻璃、陶瓷、搪瓷、矾土和金属芯基底)的应用中的导体。例如，所述糊剂用于包括MCS加热器、LED灯、厚膜混合电路、燃料电池系统、汽车用电子设备和汽车挡风玻璃汇流条在内的器件中。
[0046]所述糊剂或可通过将各个组分(即金属、玻璃料和媒介物)混合来制备。广义的理解是，本发明糊剂包含含有至少银的导电金属、含有过渡金属氧化物的玻璃和媒介物。下文对每种成分进行详细描述。
[0047]导电金属组分
[0048]导电金属组分可包含呈任何合适形式的任何合适的导电金属。导电金属的实例包括银和镍。导电金属组分中的银源可为银金属的一种或多种细粒或细粉，或银合金。银的一部分可以氧化银(Ag2O)或银盐例如AgN03、Ag00CCH3(醋酸银)、丙烯酸Ag或甲基丙烯酸Ag的形式添加。银粒子的具体实例包括球形银粉Ag3000-1、解聚银粉SFCGED、片状银粉SF-23、纳米银粉Ag7000-35和胶体银RDAGC0LB，其均可商购自FerroCorporat1n, Cleveland, Oh1。
[0049]导电金属组分中的镍源可为镍金属的一种或多种细粒或细粉，或镍合金。镍的一部分可以有机镍的形式添加。具体的有机镍实例为乙酰基丙酮酸镍和得自OMG的镍HEX-CEM。也想到以本文别处所公开的针对有机金属化合物的比例来使用基于下列金属中至少一种的其它有机金属化合物:锌、钒、锰、钴、镍和铁。
[0050]本文中的所有金属均可以一种或多种物理和化学形式提供。广义而言，金属粉末、薄片、盐类、氧化物、玻璃、胶体和有机金属均为合适的。导电金属组分可具有任何合适的形式。导电金属组分的粒子可为球形的、薄片状的、胶体状的、无定形的、不规则形状的或其组合。在一个实施方案中，导电金属组分可涂覆有诸如磷的各种材料。或者，导电金属组分可涂覆在玻璃上。氧化银可在玻璃熔融/制造过程中溶解在玻璃中。
[0051]在一个实施方案中，金属组分包括其它导电金属，例如铜、镍、钯、钼、金及其组合。还可使用其它合金，例如Ag-Pd、Pt-Au> Ag-Pt0
[0052]导电金属组分可具有任何合适的尺寸。一般来讲，导电金属组分的尺寸(D50)为约0.01至约20微米，优选约0.05至约10微米。在一个实施方案中，银和/或镍粒子的尺寸通常为约0.05至约10微米，优选约0.05至约5微米，更优选约0.05至3微米。在另一个实施方案中，其它金属粒子为约0.01至约20微米，更优选约0.05至约10微米。
[0053]在另一个实施方案中，粒子的表面积为约0.01至10m2/g。在另一个实施方案中，粒子的比表面积为约0.1至8m2/g。在另一个实施方案中，粒子的比表面积为约0.2至6m2/go在另一个实施方案中，粒子的比表面积为约0.2至5.5m2/g。在另一个实施方案中，糊剂中不同类型的(不规则的、球形的、薄片状的、亚微米或纳米的)银粉的混合物的粒度分布可为单峰分布或其它类型的分布，例如双峰分布或三峰分布。
[0054]在一个实施方案中，金属组分可以目标金属的离子盐形式提供，例如碳酸盐、氢氧化物、磷酸盐和硝酸盐。可使用任意金属的有机金属化合物，包括醋酸盐、丙烯酸盐、甲基丙烯酸盐、甲酸盐、羧酸盐、邻苯二甲酸盐、间苯二酸盐、对苯二酸盐、延胡索酸盐、水杨酸盐、酒石酸盐、葡糖酸盐或螯合物，例如与乙二胺或乙二胺四乙酸(EDTA)的螯合物。其它适当的包含至少一种金属的粉末、盐、氧化物、玻璃、胶体和有机金属对于本领域的技术人员而言是显而易见的。一般来讲，银和/或其它金属以金属粉末或薄片的形式提供。
[0055]在一个实施方案中，金属组分包括约75重量％至约100重量％的不规则形状或球形金属粒子或可选择的约I重量％至约100重量％的金属粒子和约I重量％至约100重量％的金属薄片。在另一个实施方案中，金属组分包括约75重量％至约99重量％的金属薄片或粒子以及约I重量％至约25重量％的胶态金属。上述金属的粒子、薄片和胶体形式的上述组合并非意图进行限制，其中本领域技术人员将知道可存在其它组合。
[0056]糊剂组合物可包含上述任意导电金属组分。在一个实施方案中，导电金属组分包含占所述导电金属组分的约75重量％或更多以及约100重量％或更少的金属粒子和占所述导电金属组分的高达约25重量％或更少的金属薄片。在另一个实施方案中，导电金属组分包含占所述导电金属组分的约75重量％或更多以及约99重量％或更少的金属薄片和占所述导电金属组分的约I重量％或更多以及约25重量％或更少的胶态金属。在另一个实施方案中，导电金属组分包含占所述导电金属组分的约75重量％或更多以及约99重量％或更少的金属粒子和占所述导电金属组分的约I重量％或更多以及约25重量％或更少的胶态金属。在另一个实施方案中，导电金属组分包含占所述导电金属组分的约75重量％或更多以及约99重量％或更少的金属粒子、占所述导电金属组分的约0.1重量％或更多至约25重量％或更少的金属薄片和占所述导电金属组分的约I重量％或更多以及约10重量％或更少的胶态金属。糊剂组合物通常包含导电金属组分，所述导电金属组分可具有任何合适的量，只要糊剂可提供导电性即可。在一个实施方案中，糊剂组合物包含占所述糊剂组合物的约50重量％或更多以及约95重量％或更少的导电金属组分。在另一个实施方案中，糊剂组合物包含占所述糊剂组合物的约70重量％或更多以及约92重量％或更少的导电金属组分。在另一个实施方案中，糊剂组合物包含占所述糊剂组合物的约75重量％或更多以及约90重量％或更少的导电金属组分。
[0057]糊剂玻璃
[0058]玻璃组分可在烧制之前包含含有过渡金属氧化物的石英玻璃。在一个实施方案中，玻璃组分包含占所述玻璃组分的约3摩尔％或更多以及约65摩尔％或更少的S12。在另一个实施方案中，玻璃组分包含占所述玻璃组分的约5摩尔％或更多以及约40摩尔％或更少的S12。在另一个实施方案中，玻璃组分包含占所述玻璃组分的约3摩尔％或更多以及约32摩尔％或更少的S12。在另一个实施方案中，玻璃组分包含占所述玻璃组分的约3摩尔％或更多以及约20摩尔％或更少的S12。在另一个实施方案中，玻璃组分包含占所述玻璃组分的约3摩尔％或更多以及约15摩尔％或更少的S12。在另一个实施方案中，玻璃组分包含占所述玻璃组分的约3摩尔％或更多以及约10摩尔％或更少的S12。
[0059]玻璃组分包含一种或多种过渡金属氧化物，其中所述过渡金属氧化物的金属选自Mn、Fe、Co、N1、Cu、T1、V、Cr、W、Nb、Ta、Hf、Mo、Zr、Rh、Ru、Pd 和 Pt。玻璃组分包含过渡金属氧化物，所述过渡金属氧化物具有任何合适的量，只要所得接触层具有低电阻即可。在一个实施方案中，玻璃组分包含占所述玻璃组分的约0.01摩尔％或更多以及约25摩尔％或更少的过渡金属氧化物。在另一个实施方案中，玻璃组分包含占所述玻璃组分的约0.5摩尔％或更多以及约20摩尔％或更少的过渡金属氧化物；在另一个实施方案中，玻璃组分包含占所述玻璃组分的约0.5摩尔％或更多以及约15摩尔％或更少的过渡金属氧化物。在另一个实施方案中，玻璃组分包含占所述玻璃组分的约0.5摩尔％或更多以及约10摩尔％或更少的过渡金属氧化物。
[0060]在一个实施方案中，玻璃组分仅包含一种过渡金属氧化物，其中所述过渡金属氧化物的金属选自 Mn、Fe、Co、N1、Cu、T1、V、Cr、W、Nb、Ta、Hf、Mo、Zr、Rh、Ru、Pd 和 Pt。在另一个实施方案中，玻璃组分仅包含两种过渡金属氧化物，其中所述两种过渡金属氧化物的金属选自 Mn、Fe、Co、N1、Cu、T1、V、Cr、W、Nb、Ta、Hf、Mo、Zr、Rh、Ru、Pd 和 Pt。在另一个实施方案中，玻璃组分包含选自以下的过渡金属的三种或更多种氧化物:Mn、Fe、Co、N1、Cu、T1、V、Cr、W、Nb、Ta、Hf、Mo、Zr、Rh、Ru、Pd和Pt。在一个实施方案中，玻璃组分仅包含具有选自 Mn、Fe、Co、N1、Cu、T1、V、Cr、W、Nb、Ta、Hf、Mo、Zr、Rh、Ru、Pd 和 Pt 的金属的过渡金属氧化物作为过渡金属氧化物，并且不含任何其它过渡金属氧化物。在另一个实施方案中，玻璃组分仅包含 ZnO 和选自以下 Mn、Fe、Co、N1、Cu、T1、V、Cr、W、Nb、Ta、Hf、Mo、Zr、Rh、Ru、Pd和Pt的过渡金属的氧化物作为过渡金属氧化物。
[0061]下表I示出过渡金属氧化物的一些示例性组合。实施方案的氧化物组分的量未必限于单列例如1-1至1-12中的量。可对来自该表中不同列的氧化物范围进行组合，只要这些范围的总和合计达到玻璃组分的0.1-25摩尔％、0.5-20摩尔％、0.5-15摩尔％或0.5-10摩尔％即可。在说明书和权利要求通篇中，在所有情况下，对于所有的表和所有的实施方案而言，当指示由零限定的范围时，其提供对由处于下端的0.01或0.1所限定的同一范围的支持。
[0062]本文的玻璃组合物通常以玻璃料或粉末的形式提供，所述玻璃料或粉末的D5tl粒度的范围为约0.1至约25微米，优选约0.1至约10微米，更优选约0.1至约4微米，更优选约0.1至约2.5微米，甚至更优选约0.1至约1.2微米，更优选约0.1至约1.0微米，更优选约0.1至约0.5微米，最优选约0.3至约1.0微米。当使用不止一种玻璃组合物时，它们具有可在或可不在同一范围内的D5tl粒度。
[0063]本文使用的玻璃组合物具有特定的玻璃化转变温度(Tg)。例如，Tg可落在可更加连续优选的范围内:(a)小于约600°C、(b)约250°C至约600°C、(c)约300°C至约600°C、(d)约400°C至约600°C、(e)约400°C至500°C。当使用不止一种玻璃组合物时，它们具有可在或可不在同一范围内的Tg值。
[0064]本文使用的玻璃组合物具有特定的软化点。例如，软化点可落在可更加连续优选的范围内:(a)小于约 700°C、(b)约 350°C至约 600°C、(c)约 375°C至约 600°C、(d)约 375°C至约550°C。当使用不止一种玻璃组合物时，它们具有可在或可不在同一范围内的软化点值。
[0065]
【权利要求】
1.一种糊剂组合物，其包含: a.约50重量％至约95重量％的导电金属组分 b.约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含玻璃化转变温度(Tg)小于约600°C的至少一种玻璃组合物。
2.根据权利要求1所述的糊剂组合物，其中所述第一玻璃组合物的所述Tg为约250°C至约600 °C。
3.根据权利要求1所述的糊剂组合物，其中所述第一玻璃组合物的所述Tg为约300°C至约600 °C。
4.根据权利要求1所述的糊剂组合物，其中所述第一玻璃组合物的所述Tg为约400°C至约600 °C。
5.根据权利要求1所述的糊剂组合物，其中所述第一玻璃组合物的所述Tg为约400°C至约500 °C。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的糊剂，其还包含Tg范围选自(a)小于约600°C、(b)约 250°C 至约 600。。、(c)约 300°C 至约 600。。、(d)约 400°C 至约 600。。、(e)约 400。。至500°C及其组合的第二玻璃组合物，其中所述第一玻璃组合物和第二玻璃组合物并不相同。
7.根据权利要求6所述的糊剂，其还包含Tg范围选自(a)小于约600°C、(b)约250°C至约 600°C、(c)约 300°C至约 600°C、(d)约 400°C至约 600°C、(e)约 400°C至 500°C及其组合的第三玻璃组合物，其中所述第一玻璃组合物、第二玻璃组合物和第三玻璃组合物并不相同。
8.一种糊剂组合物，其包含: a.约50重量％至约95重量％的导电金属组分 b.约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分,所述玻璃组分包含软化点小于约700°C的至少第一玻璃组合物。
9.根据权利要求8所述的糊剂组合物，其中所述至少一种玻璃组合物的所述软化点为约 350°C至约 650°C。
10.根据权利要求8所述的糊剂组合物，其中所述至少一种玻璃组合物的所述软化点为约350°C至约600°C。
11.根据权利要求8所述的糊剂组合物，其中所述至少一种玻璃组合物的所述软化点为约375°C至约600°C。
12.根据权利要求8所述的糊剂组合物，其中所述至少一种玻璃组合物的所述软化点为约375°C至约550°C。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的糊剂，其还包含软化点Tg范围选自(a)小于约 700°C、(b)约 350°C至约 600°C、(c)约 375°C至约 600°C、(d)约 375°C至约 550°C及其组合的第二玻璃组合物，其中所述第一玻璃组合物和第二玻璃组合物并不相同。
14.根据权利要求13所述的糊剂，其还包含软化点Tg范围选自(a)小于约700°C、(b)约350°C至约600°C、(c)约375°C至约600°C、(d)约375°C至约550°C及其组合的第三玻璃组合物，其中所述第一玻璃组合物、第二玻璃组合物和第三玻璃组合物并不相同。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的糊剂，其中所述第一玻璃组合物包含D5tl尺寸为约0.1至约25微米的粒子。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的糊剂，其中所述第一玻璃组合物包含D5tl尺寸为约0.1至约10微米的粒子。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的糊剂，其中所述第一玻璃组合物包含D5tl尺寸为约0.1至约4微米的粒子。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的糊剂，其中所述第一玻璃组合物包含D5tl尺寸为约0.1至2.5微米的粒子。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的糊剂，其中所述第一玻璃组合物包含D5tl尺寸为约0.1至约1.2微米的粒子。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的糊剂，其中所述第一玻璃组合物包含D5tl尺寸为约0.1至约1.0微米的粒子。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的糊剂，其中所述第一玻璃组合物包含D5tl尺寸为约0.1至约0.5微米的粒子。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的糊剂，其中所述第一玻璃组合物包含D5tl尺寸为约0.3至约1.0微米的粒子。
23.根据权利要求6或权利要求13所述的糊剂，其中所述第二玻璃组合物包含D5tl尺寸范围选自(a)约0.1至约25微米、(b)约0.1至约10微米、约0.1至约4微米、(c)约0.1至约2.5微米、(d)约0.1至约1.2微米、(e)约0.1至约1.0微米、(f)约0.1至约0.5微米、(g)约0.3至约1.0微米的粒子，其中所述第一玻璃和第二玻璃并不相同。
24.根据权利要求7或权利要求14所述的糊剂，其中所述第三玻璃组合物包含D5tl尺寸范围选自(a)约0.1至约25微米、(b)约0.1至约10微米、约0.1至约4微米、(c)约0.1至约2.5微米、(d)约0.1至约1.2微米、(e)约0.1至约1.0微米、(f)约0.1至约0.5微米、(g)约0.3至约1.0微米的粒子，其中所述第一玻璃、第二玻璃和第三玻璃并不相同。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的糊剂组合物，其中所述第一玻璃组合物包含: 1.约55摩尔％至约80摩尔％PbO ; i1.约4摩尔％至约13摩尔％S12 ； ii1.约11摩尔％至约22摩尔％Al2O3 ； iv.约3摩尔％至约10摩尔％MnO ； V.约0.5摩尔％至约5摩尔％ M2O5，其中M选自P、Ta、As、Sb、V、Nb及其组合；和 v1.约0.1摩尔％至约3摩尔％ MO2，其中M选自T1、Zr和Hf。
26.根据权利要求25所述的糊剂，其中所述至少第一玻璃组合物包含: a.约57摩尔％至约77摩尔％PbO ； b.约5摩尔％至约11摩尔％S12 ; c.约13摩尔％至约20摩尔％Al2O3 ； d.约4摩尔％至约9摩尔％MnO ； e.约0.8摩尔％至约4摩尔％M2O5，其中M选自P、Ta、As、Sb、V、Nb及其组合；和 f.约0.5摩尔％至约2.2摩尔％ MO2，其中M选自T1、Zr和Hf。
27.根据权利要求25所述的糊剂，其中所述至少第一玻璃组合物包含: a.约59摩尔％至约71摩尔％ PbO ； b.约6摩尔％至约10摩尔％S12 ； c.约14摩尔％至约19摩尔％Al2O3 ； d.约4.5摩尔％至约7.8摩尔％ MnO ；e.约I摩尔％至约3.5摩尔％ M2O5，其中M选自P、Ta、As、Sb、V、Nb及其组合；和 f.约0.7摩尔％至约1.9摩尔％ MO2，其中M选自T1、Zr和Hf。
28.根据权利要求25所述的糊剂，其中所述玻璃组分还包含第二玻璃组合物，所述第二玻璃组合物包含: a.约24摩尔％至约38摩尔％PbO ； b.约23摩尔％至约37摩尔％ZnO ； c.约21摩尔％至约37摩尔％S12 ； d.约5摩尔％至约12摩尔％Al2O3 ;和 e.约0.1摩尔％至约3摩尔％ M2O5，其中M选自Ta、P、V、Sb、Nb及其组合。
29.根据权利要求28所述的糊剂，其中所述第二玻璃组合物包含: a.约27摩尔％至约36摩尔％PbO ； b.约24.5摩尔％至约34.2摩尔％ ZnO ； c.约22.3摩尔％至约33.9摩尔％ S12 ； d.约6.1摩尔％至约10.7摩尔％ Al2O3 ;和 e.约0.3摩尔％至约2.5摩尔％ M2O5，其中M选自Ta、P、V、Sb、Nb及其组合。
30.根据权利要求25所述的糊剂，其中所述玻璃组分还包含第二玻璃组合物，所述第二玻璃组合物包含: a.约5摩尔％至约14摩尔％ZnO ； b.约41摩尔％至约66摩尔％S12 ； c.约7摩尔％至约15.2摩尔％ B2O3 ； d.约0.5摩尔%至约4.2摩尔% Al2O3 ； e.约11摩尔％至约23摩尔％M2O,其中M选自L1、Na、K、Rb、Cs及其组合； f.约0.01摩尔％至约5摩尔％ Sb2O5 ;和 g.约I摩尔％至约10摩尔％F。
31.根据权利要求25所述的糊剂，其中所述第二玻璃组合物包含: a.约6.2摩尔％至约12.6摩尔％ ZnO ； b.约47.3摩尔％至约58.1摩尔％ S12 ； c.约8.4摩尔％至约13.8摩尔％ B2O3 ; d.约1.1摩尔％至约2.9摩尔％ Al2O3 ； e.约14.2摩尔％至约21.7摩尔％ M2O,其中M选自L1、Na、K、Rb、Cs及其组合； f.约0.05摩尔％至约I摩尔％ Sb2O5和 g.约1.7摩尔％至约7摩尔％ F。
32.—种糊剂组合物，其包含: a.约50重量％至约95重量％的导电金属组分 b.约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物，所述至少第一玻璃组合物包含 1.约55摩尔％至约80摩尔％PbO ; i1.约4摩尔％至约13摩尔％S12 ; ii1.约11摩尔％至约22摩尔％Al2O3 ； iv.约3摩尔％至约10摩尔％MnO ； V.约0.5摩尔％至约5摩尔％ M2O5，其中M选自P、Ta、As、Sb、V、Nb及其组合；和 v1.约0.1摩尔％至约3摩尔％ MO2，其中M选自T1、Zr和Hf。
33.一种糊剂组合物，其包含: a.约50重量％至约95重量％的导电金属组分 b.约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物，所述至少第一玻璃组合物包含 1.约17摩尔％至约51摩尔％PbO i1.约14摩尔％至约47摩尔％ZnO ; ii1.约24.3摩尔％至约32.1摩尔％ S12 ； iv.约6.2摩尔％至约13.1摩尔％ Al2O3 ;和 V.约0.2摩尔％至约4.1摩尔％ M2O5，其中M选自P、Ta、V、As、Sb、Nb及其组合。
34.根据权利要求33所述的糊剂组合物，其中所述玻璃组合物包含: a.约21.1摩尔％至约43.9摩尔％ PbO ； b.约15.6摩尔％至约39.8摩尔％ ZnO ； c.约25.7摩尔％至约31.1摩尔％ S12 ； d.约6.9摩尔％至约12.2摩尔％ Al2O3 ;和e.约0.5摩尔％至约3.7摩尔％ M2O5，其中M选自P、Ta、V、As、Sb、Nb及其组合。
35.一种糊剂组合物，其包含: a.约50重量％至约95重量％的导电金属组分 b.约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物，所述至少第一玻璃组合物包含: 1.约5.2摩尔％至约17.1摩尔％ ZnO ； i1.约37.8摩尔％至约71.2摩尔％ S12 ； ii1.约7.7摩尔％至约15.9摩尔％ B2O3 ； iv.约0.3摩尔％至约4.1摩尔％ Al2O3 ； V.约12.3摩尔％至约21.4摩尔％ M2O,其中M选自L1、Na K、Rb、Cs及其组合； v1.约0.4摩尔％至约5摩尔％ MO，其中M选自Ca、Mg、Ba和Sr ； vi1.约0.03摩尔％至约5摩尔％ Sb2O5 ;和 vii1.约1.5摩尔％至约10摩尔％ F。
36.根据权利要求33所述的糊剂组合物，其还包含第二玻璃组合物，所述第二玻璃组合物包含: 1.约7.2摩尔％至约13.4摩尔％ ZnO ； i1.约46.2摩尔％至约65.9摩尔％ S12 ； ii1.约8.2摩尔％至约15.2摩尔％ B2O3 ； iv.约0.7摩尔％至约3.6摩尔％ Al2O3 ； V.约15.4摩尔％至约20.3摩尔％M20，其中M选自L1、Na、K、Rb、Cs及其组合； v1.约0.6摩尔％至约3.1摩尔％ MO，其中M选自Ca、Mg、Ba和Sr ； vi1.约0.05摩尔％至约0.9摩尔％ Sb2O5 ;和 vii1.约2.1摩尔％至约4.6摩尔％ F。
37.根据权利要求32所述的糊剂组合物，其还包含第二玻璃组合物，所述第二玻璃组合物包含: 1.约5.2摩尔％至约16.1摩尔％ ZnO ； i1.约47.1摩尔％至约63.8摩尔％ S12 ； ii1.约8.2摩尔％至约15.5摩尔％ B2O3 ； iv.约0.4摩尔％至约3.9摩尔％ Al2O3 V.约14.2摩尔％至约22.9摩尔％ M2O,其中M选自L1、Na K、Rb、Cs及其组合； v1.约0.9摩尔％至约2.9摩尔％ MO，其中M选自Ca、Mg、Sr、Ba及其组合； vi1.约0.05摩尔％至约0.87摩尔％ Sb2O5和 vii1.约2.1摩尔％至约3.9摩尔％ F。
38.根据权利要求32所述的糊剂组合物，其还包含第二玻璃组合物，所述第二玻璃组合物包含: 1.约25.5摩尔％至约37摩尔％ PbO ； i1.约24摩尔％至约36摩尔％ZnO ； ii1.约22摩尔％至约35摩尔％S12 ； iv.约5.7摩尔％至约11.3摩尔％ Al2O3 ； V.约0.4摩尔％至约2.8摩尔％ M2O5，其中M选自Ta、P、V、Sb和Nb。
39.根据权利要求37所述的糊剂组合物，其包含第三玻璃组合物，所述第三玻璃组合物包含: 1.约28摩尔％至约35摩尔％PbO ； i1.约25.2摩尔％至约34.7摩尔％ ZnO ； ii1.约23.9摩尔％至约33.2摩尔％ S12 ； iv.约6.2摩尔％至约10.8摩尔％ Al2O3 ； V.约0.6摩尔％至约2.5摩尔％ M2O5，其中M选自Ta、P、V、Sb和Nb。
40.根据权利要求1至39中所述的糊剂，其中所述玻璃组分还包含第二玻璃组合物，所述第二玻璃组合物包含: a.约55摩尔％至约71摩尔％PbO ； b.约0.5摩尔％至约5摩尔％ Bi2O3 ； c.约0.1摩尔％至约5摩尔％ S12 ; d.约17摩尔％至约27摩尔％B2OjP e.或者 1.约4摩尔％至约9摩尔％ZnO和0.1摩尔％至约5摩尔％ Fe2O3或者 i1.约2摩尔％至约12摩尔％MnO0
41.根据权利要求40所述的糊剂，其中所述第二玻璃组合物包含 a.约57摩尔％至约69摩尔％ PbO ； b.约0.8摩尔％至约4.3摩尔％ Bi2O3 ； c.约I摩尔％至约4摩尔％S12 ; d.约18.3摩尔％至约24.9摩尔％ B2O3和 e.或者 1.约5.1摩尔％至约8.2摩尔％ ZnO和I摩尔％至约4摩尔％ Fe2O3或者 i1.约3.2摩尔％至约10.7摩尔％ MnO。
42.根据权利要求25至41中任一项所述的糊剂，其中所述导电金属组分包含D5tl尺寸为约0.01至约20微米，优选约0.05至约10微米，更优选约0.05至3微米的粒子。
43.根据权利要求25至41中所述的糊剂，其中所述导电金属粒子的表面积为约0.01至1m2/g,优选约0.1至8m2/g,更优选约0.2至6m2/g,更优选约0.2至5.5m2/g。
44.一种太阳能电池，其包含硅晶片和所述硅晶片上的接触层，所述接触层在烧制之前包含: a.约50重量％至约95重量％的导电金属组分 b.约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物，所述至少第一玻璃组合物包含 1.约55摩尔％至约80摩尔％PbO ; i1.约4摩尔％至约13摩尔％S12 ; ii1.约11摩尔％至约22摩尔％Al2O3 ； iv.约3摩尔％至约10摩尔％MnO ； V.约0.5摩尔％至约5摩尔％ M2O5，其中M选自P、Ta、As、Sb、V、Nb及其组合；和 v1.约0.1摩尔％至约3摩尔％ MO2，其中M选自T1、Zr和Hf。
45.—种制备太阳能电池的方法,其包括: a.提供娃晶片； b.提供糊剂组合物，所述糊剂组合物在烧制之前包含； 1.约50重量％至约95重量％的导电金属组分； i1.约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含玻璃化转变温度(Tg)小于约600°C的至少一种玻璃组合物； c.将所述糊剂组合物沉积到所述硅晶片的至少一侧上；和 d.将所述晶片在足够的温度下烧制足够长的时间以熔融所述玻璃组分且烧结所述导电金属组分。
46.—种制备太阳能电池的方法,其包括: a.提供娃晶片； b.提供糊剂组合物，所述糊剂组合物在烧制之前包含； 1.约50重量％至约95重量％的导电金属组分； c.约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分,所述玻璃组分包含软化点小于约700°C的至少一种玻璃组合物。
47.一种制备太阳能电池的方法，其包括: a.提供娃晶片； b.提供糊剂组合物，所述糊剂组合物在烧制之前包含； 1.约50重量％至约95重量％的导电金属组分； i1.约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物，所述至少第一玻璃组合物包含 1.约55摩尔％至约80摩尔％PbO ; 2.约4摩尔％至约13摩尔％S12 ; 3.约11摩尔％至约22摩尔％Al2O3 ； 4.约3摩尔％至约10摩尔％MnO ；5.约0.5摩尔％至约5摩尔％ M2O5其中M选自P、Ta、As、Sb、V、Nb及其组合；和 6.约0.1摩尔％至约3摩尔％ MO2，其中M选自T1、Zr和Hf ； c.将所述糊剂组合物沉积到所述硅晶片的至少一侧上；和 d.将所述晶片在足够的温度下烧制足够长的时间以熔融所述玻璃组分且烧结所述导电金属组分。
48.一种太阳能电池，其包含硅晶片和所述硅晶片上的接触层，所述接触层在烧制之前包含: a.约50重量％至约95重量％的导电金属组分 b.约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物，所述至少第一玻璃组合物包含 1.约24摩尔％至约38摩尔％PbO ； i1.约23摩尔％至约37摩尔％ZnO ； ii1.约21摩尔％至约37摩尔％S12 ； iv.约5摩尔％至约12摩尔％Al2O3 ;和 V.约0.1摩尔％至约3摩尔％ M2O5，其中M选自Ta、P V、Sb和Nb。
49.一种制备太阳能电池的方法，其包括: a.提供娃晶片； b.提供糊剂组合物，所述糊剂组合物在烧制之前包含； 1.约50重量％至约95重量％的导电金属组分 i1.约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物，所述至少第一玻璃组合物包含 1.约47摩尔％至约75摩尔％PbO+ZnO ； 2.约24.3摩尔％至约32.1摩尔％ S12 ； 3.约6.2摩尔％至约13.1摩尔％ Al2O3 ;和4.约0.2摩尔％至约4.1摩尔％ M2O5，其中M选自P、Ta、V、Sb、Nb及其组合。 c.将所述糊剂组合物沉积到所述硅晶片的至少一侧上；和 d.将所述晶片在足够的温度下烧制足够长的时间以熔融所述玻璃组分且烧结所述导电金属组分。
50.一种太阳能电池，其包含硅晶片和所述硅晶片上的接触层，所述接触层在烧制之前包含: a.约50重量％至约95重量％的导电金属组分b.约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物，所述至少第一玻璃组合物包含 1.约43.2摩尔％至约67.1摩尔％ S12 ； i1.约6.4摩尔％至约17.9摩尔％ ZnO ； ii1.约7.7摩尔％至约15.9摩尔％ B2O3 ； iv.约0.3摩尔％至约4.1摩尔％ Al2O3 ； V.约12.3摩尔％至约21.4摩尔％ M2O,其中M选自L1、Na K、Rb、Cs及其组合； v1.约0.4摩尔％至约5摩尔％ MO，其中M选自Ca、Mg、Ba和Sr, vi1.约0.03摩尔％至约5摩尔％ Sb2O5 ;和 vii1.约1.5摩尔％至约10摩尔％ F。
51.—种制备太阳能电池的方法,其包括: a.提供娃晶片； b.提供糊剂组合物，所述糊剂组合物在烧制之前包含； 1.约50重量％至约95重量％的导电金属组分 i1.约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物，所述至少第一玻璃组合物包含 1.约43.2摩尔％至约67.1摩尔％ S12 ； 2.约6.4摩尔％至约47.9摩尔％ ZnO ； 3.约7.7摩尔％至约15.9摩尔％ B2O3 ； 4.约0.3摩尔％至约4.1摩尔％ Al2O3 ； 5.约12.3摩尔％至约21.4摩尔％ M2O,其中M选自L1、Na K、Rb和Cs ； 6.约0.4摩尔％至约3.7摩尔％ MO，其中M选自Ca、Mg、Ba和Sr ； 7.约0.03摩尔％至约1.2摩尔％ Sb2O5 ;和 8.约1.5摩尔％至约5.9摩尔％ F。 c.将所述糊剂组合物沉积到所述硅晶片的至少一侧上；和 d.将所述晶片在足够的温度下烧制足够长的时间以熔融所述玻璃组分且烧结所述导电金属组分。
52.一种太阳能电池，其包含硅晶片和所述硅晶片上的接触层，所述接触层在烧制之前包含: a.约50重量％至约95重量％的导电金属组分 b.约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物，所述至少第一玻璃组合物包含 1.约4摩尔％至约17摩尔％ZnO ; i1.约45摩尔％至约64摩尔％S12 ; ii1.约7摩尔％至约17摩尔％B2O3 ; iv.约0.4摩尔％至约3.9摩尔％ Al2O3 ； V.约0.6摩尔％至约3.2摩尔％ MO，其中M选自Ca、Mg、Sr、Ba及其组合； v1.约0.03摩尔％至约0.95摩尔％ Sb2O5和 vi1.约1.5摩尔％至约5.7摩尔％ F。
53.—种制备太阳能电池的方法,其包括: a.提供娃晶片； b.提供糊剂组合物，所述糊剂组合物在烧制之前包含； 1.约50重量％至约95重量％的导电金属组分 i1.约0.5重量％至约15重量％的玻璃组分，所述玻璃组分包含至少第一玻璃组合物，所述至少第一玻璃组合物包含 ii1.约4摩尔％至约17摩尔％ZnO ; iv.约45摩尔％至约64摩尔％S12 ； V.约7摩尔％至约17摩尔％ B2O3 ; v1.约0.4摩尔％至约3.9摩尔％ Al2O3 ; vi1.约0.6摩尔％至约3.2摩尔％ MO，其中M选自Ca、Mg、Sr、Ba及其组合； vii1.约0.03摩尔％至约0.95摩尔％ Sb2O5和 ix.约1.5摩尔％至约5.7摩尔％ F ; c.将所述糊剂组合物沉积到所述硅晶片的至少一侧上；和 d.将所述晶片在足够的温度下烧制足够长的时间以熔融所述玻璃组分且烧结所述导电金属组分。
54.一种糊剂组合物，其包含: 占所述糊剂组合物的约50重量％或更多以及约95重量％或更少的导电金属组分； 占所述糊剂组合物的约0.5重量％或更多以及约15重量％或更少的玻璃组分，所述玻璃组分包含占所述玻璃组分的约3摩尔％或更多以及约40摩尔％或更少的S12和占所述玻璃组分的约0.1摩尔％或更多以及约25摩尔％或更少的一种或多种过渡金属氧化物，所述过渡金属氧化物的金属选自 Mn、Fe、Co、N1、Cu、T1、V、Cr、W、Nb、Ta、Hf、Rh、Ru、Pd 和 Pt ；和 占所述糊剂组合物的约5重量％或更多以及约20重量％或更少的媒介物。
55.根据权利要求54所述的糊剂组合物，其中所述玻璃组分的玻璃化转变温度(Tg)小于约600°C，优选约250°C至约650°C。
56.根据权利要求55所述的糊剂组合物，其中所述玻璃组分包含MnO、MnO2,N1, FeO、Fe2O3、Cu2O、CuO、CoO、V2O5、Cr2O3和Co2O3中的仅一种或多种作为过渡金属氧化物，其中所述过渡金属氧化物的含量分别为所述玻璃组分的约0.1摩尔％或更多以及约25摩尔％或更少。
57.根据权利要求54所述的糊剂组合物，其中所述玻璃组分包含MnO、MnO2,N1, FeO、Fe203、Cu20、Cu0、Co0和Co2O3中的仅一种或多种作为过渡金属氧化物，其中所述过渡金属氧化物的含量分别为所述玻璃组分的约0.1摩尔％或更多以及约25摩尔％或更少。
58.根据权利要求54所述的糊剂组合物，其中所述玻璃组分包含Μη0、Μη02和Fe2O3中的仅一种或多种作为过渡金属氧化物，其中所述过渡金属氧化物的含量分别为所述玻璃组分的约0.1摩尔％或更多以及约25摩尔％或更少。
59.根据权利要求54所述的糊剂组合物，其还包含占所述糊剂组合物的约0.01重量％或更多以及约10重量％或更少的一种或多种金属乙酰丙酮酸盐，其中所述金属乙酰丙酮酸盐中的金属选自 V、Zn、Mn、Co、N1、Cu、Y、Zr、Ce、Ru、Rh 和 Fe
60.根据权利要求54所述的糊剂组合物，其还包含占所述糊剂组合物的约0.01重量％或更多以及约10重量％或更少的一种或多种金属硅酸盐，其中所述金属硅酸盐具有式:MxSiyOz+2y，其中 X = 1、2 或 3、Y = 1、2 或 3、Χ/Υ = 1/3 至 3、Z = 1/2Χ、X 或 2Χ 且金属 M 选自:Ζη、Mg、L1、Mn、Co、N1、Cu、Gd、Zr、Ce、Fe、Al 和 Y。
61.一种太阳能电池，其包含硅晶片和所述硅晶片上的接触层，所述接触层在烧制之前包含: 占所述糊剂组合物的约50重量％或更多以及约95重量％或更少的导电金属组分； 占所述糊剂组合物的约0.5重量％或更多以及约15重量％或更少的玻璃组分，所述玻璃组分包含占所述玻璃组分的约3摩尔％或更多以及约40摩尔％或更少的S12和占所述玻璃组分的约0.1摩尔％或更多以及约25摩尔％或更少的一种或多种过渡金属氧化物，所述过渡金属氧化物的金属选自 Mn、Fe、Co、N1、Cu、T1、V、Cr、W、Nb、Ta、Hf、Rh、Ru、Pd 和 Pt ；和 占所述糊剂组合物的约5重量％或更多以及约20重量％或更少的媒介物。
62.根据权利要求61所述的太阳能电池，其中所述玻璃组分包含MnO、Mn02、Ni0、FeO、Fe203、Cu20、Cu0、Co0和Co2O3中的仅一种或多种作为过渡金属氧化物，其中所述过渡金属氧化物的含量分别为所述玻璃组分的约0.1摩尔％或更多以及约25摩尔％或更少。
63.根据权利要求61所述的太阳能电池，其还包含占所述糊剂组合物的约0.01重量％或更多以及约10重量％或更少的一种或多种金属乙酰丙酮酸盐，其中所述所述金属乙酰丙酮酸盐中的金属选自V、Zn、Mn、Co、N1、Cu、Y、Zr、Ce、Ru、Rh和Fe。
64.根据权利要求61所述的太阳能电池，其还包含有机金属化合物，所述机金属化合物选自有机锌、有机钒、有机锰、有机钴、有机镍、有机铁及其组合。
65.根据权利要求61所述的太阳能电池，其还包含有机锌化合物。
66.根据权利要求61所述的太阳能电池，其还包含有机钒化合物。
67.根据权利要求61所述的太阳能电池，其还包含有机锰化合物。
68.根据权利要求61所述的太阳能电池，其还包含有机钴化合物。
69.根据权利要求61所述的太阳能电池，其还包含有机镍化合物。
70.根据权利要求61所述的太阳能电池，其还包含有机铁化合物。
71.根据权利要求61所述的太阳能电池，其还包含占所述糊剂组合物约0.01重量％或更多以及约10重量％或更少的一种或多种金属硅酸盐，其中所述金属硅酸盐具有式:MxSiy0z+2y，其中 X = 1、2 或 3、Y = 1、2 或 3、Χ/Υ = 1/3 至 3、Z = 1/2Χ、X 或 2Χ 且金属 M 选自:Ζη、Mg、L1、Mn、Co、N1、Cu、Gd、Zr、Ce、Fe、Al 和 Y。
72.根据权利要求61所述的太阳能电池，其还包含选自以下的至少一种:硼酸铅、硅酸铅、4Pb0.Si02、3Pb0.Si02、2Pb0.Si02、3Pb0.2Si02 和 Pb0.S12、硅酸铋、Bi2O3.S12,3Bi203.5Si02、硅酸锌、2Zn0.Si02、Zr02.S12、硼酸锌、硅锌矿、锆石、铌酸盐、铌酸铋、钛酸盐、钛酸秘
73.一种制备糊剂组合物的方法，其包括: 组合导电金属组分、玻璃组分和媒介物，所述玻璃组分包含占所述玻璃组分的约3摩尔％或更多以及约40摩尔％或更少的S12和占所述玻璃组分的约0.1摩尔％或更多以及约25摩尔％或更少的一种或多种过渡金属氧化物，所述过渡金属氧化物的金属选自Mn、Fe、Co、N1、Cu、T1、V、Cr、W、Nb、Ta、Hf、Rh、Ru、Pd 和 Pt ;和 将所述导电金属组分和所述玻璃组分分散在所述媒介物中。
74.根据权利要求73所述的方法，其包括: 组合所述导电金属组分、所述玻璃组分、金属乙酰丙酮酸盐和所述媒介物，其中所述所述金属乙酰丙酮酸盐中的金属选自V、Zn、Mn、Co、N1、Cu、Y、Zr、Ce、Ru、Rh和Fe ;和 将所述导电金属组分、所述金属乙酰丙酮酸盐和所述玻璃组分分散在所述媒介物中。
75.根据权利要求73所述的方法，其包括: 组合所述导电金属组分、所述玻璃组分、金属硅酸盐和所述媒介物，其中所述金属硅酸盐具有式:MxSiyOz+2y，其中 X = 1、2 或 3、Y = 1、2 或 3、Χ/Υ = 1/3 至 3、Z = 1/2Χ、Χ 或 2Χ 且金属 M选自:Ζη、Mg、L1、Mn、Co、N1、Cu、Gd、Zr、Ce、Fe、Al 和 Y ;和 将所述导电金属组分、所述金属硅酸盐和所述玻璃组分分散在所述媒介物中。
76.一种制备太阳能电池接触层的方法，其包括: 提供娃基底； 将糊剂组合物施加到所述基底的前侧上，所述糊剂包含: 占所述糊剂组合物的约50重量％或更多以及约95重量％或更少的导电金属组分； 占所述糊剂组合物的约0.5重量％或更多以及约15重量％或更少的玻璃组分，所述玻璃组分包含占所述玻璃组分的约3摩尔％或更多以及约40摩尔％或更少的S12和占所述玻璃组分的约0.1摩尔％或更多以及约25摩尔％或更少的一种或多种过渡金属氧化物，所述过渡金属氧化物的金属选自 Mn、Fe、Co、N1、Cu、T1、V、Cr、W、Nb、Ta、Hf、Rh、Ru、Pd 和 Pt ；和 占所述糊剂组合物的约5重量％或更多以及约20重量％或更少的媒介物；和 加热所述糊剂以烧结所述导电金属组分且熔融所述玻璃。
77.根据权利要求76所述的方法，其中所述玻璃组分包含选自MnO、MnO2,N1, FeO、Fe203、Cu20、Cu0、Co0和Co2O3中的至少一种作为过渡金属氧化物，其中所述过渡金属氧化物的含量分别为所述玻璃组分的约0.5摩尔％或更多以及约25摩尔％或更少。
78.根据权利要求76所述的方法，其中所述玻璃组分还包含占所述糊剂组合物的约0.01重量％或更多以及约10重量％或更少的一种或多种金属乙酰丙酮酸盐，其中所述金属乙酰丙酮酸盐中的金属选自V、Zn、Mn、Co、N1、Cu、Y、Zr、Ce、Ru、Rh和Fe。
79.根据权利要求76所述的方法，其中所述玻璃组分还包含占所述糊剂组合物约0.01重量％或更多以及约10重量％或更少的一种或多种金属硅酸盐，其中所述金属硅酸盐具有式:MxSiy0z+2y，其中 X = 1、2 或 3、Y = 1、2 或 3、X/Y = 1/3 至 3、Z = 1/2X、X 或 2X 且金属 M 选自:Zn、Mg、L1、Mn、Co、N1、Cu、Gd、Zr、Ce、Fe、Al 和 Y。
【文档编号】H01B1/22GK104205242SQ201280067617
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2012年12月21日 优先权日:2011年12月22日
【发明者】Y·杨, S·斯里德哈兰, U·库马尔, A·S·沙科赫 申请人:赫劳斯贵金属北美康舍霍肯有限责任公司